人体最重要的保护机制之一是脑屏障系统，包括血脑屏障和脑脊液(CSF)屏障。这些屏障由高度特化的细胞组成，它们允许必需营养物质进入，同时阻挡可能在血液中循环的危险毒素和病原体。科学家们长期以来一直了解这些屏障的功能，但对它们在发育过程中如何形成知之甚少。
由加州大学圣地亚哥分校研究人员领导并在《细胞》杂志上发表的一项新研究发现了一个关键贡献者：衰老细胞。这些细胞传统上与衰老和疾病相关联，但似乎在发育过程中帮助构建和维持大脑的保护屏障。
他们新见解的核心是对衰老细胞不断发展的理解，这些细胞传统上被称为"僵尸"细胞，因为它们不再能够分裂，但也不会完全死亡。衰老细胞随着年龄增长而积累，并与组织功能障碍、慢性炎症和认知能力下降相关，这使得它们成为旨在减缓与年龄相关衰退的疗法的有吸引力的目标。
然而，近年来，新的研究表明，衰老细胞并非严格与衰老和疾病相关。研究人员发现，在发育中的小鼠胚胎中暂时出现的衰老细胞在肢体和肾脏发育中发挥作用。其他研究发现，衰老细胞在伤口愈合中具有短暂的作用，表明这些细胞在某些情况下可能是有益的。这导致了一个观点，即衰老在暂时性时可能是有益的，但在持续存在时可能是有害的。
生物科学学院助理教授Hiruy Meharena实验室的研究表明，衰老细胞在脑发育中发挥着先前未被认识的作用。
在研究发育中的小鼠大脑时，项目科学家Ashley Watson发现了在两个关键脑屏障系统形成过程中不同阶段出现的衰老细胞：血脑屏障和血-CSF屏障。
"我们发现，这些与衰老相关的状态出现在非常特化的屏障细胞类型中，并在大脑发育的特定时刻出现，表明它们可能在构建大脑保护屏障中发挥特化作用。"
Ashley Watson，加州大学圣地亚哥分校项目科学家
研究人员在研究中使用了多种方法，包括单细胞RNA测序、成像和遗传谱系追踪。他们发现三种细胞类型在发育过程中进入衰老状态：血管内皮细胞、脑驻留巨噬细胞和脉络丛上皮细胞。这些细胞以不同方式促进大脑保护屏障的形成。在内皮细胞和巨噬细胞中，衰老似乎有助于协调血管模式和血脑屏障的形成。在产生脑脊液并形成血-CSF屏障的脉络丛中，衰老似乎支持屏障的发育和功能。
他们发现，衰老的血管内皮细胞和脑驻留巨噬细胞仅在形成血脑屏障的胚胎血管生长和重塑过程中短暂出现。相比之下，脉络丛上皮细胞在发育后长期保留衰老特征，并持续存在于成年期。
"这是最令人意外的发现之一，"Meharena说。"发育性衰老通常被视为一个短暂的过程。在这里，我们确定了大脑中一群似乎将衰老相关特征维持到成年期的细胞。这项研究表明，衰老在大脑中可以采取许多不同形式，具体取决于细胞类型和发育阶段。"
为了测试这些细胞是否功能重要，研究人员在胚胎发育过程中消除了衰老细胞。缺乏这些细胞的小鼠胚胎出现了脑屏障形成和液体平衡的异常，表明与衰老相关的细胞有助于正常的大脑发育。
"Watson说："最让我们惊讶的是，衰老不是单一状态。它在不同细胞类型中看起来非常不同，并且根据发生的位置和时间似乎发挥不同的功能。此外，这些细胞并不是独立作用的。衰老似乎有助于不同细胞类型协同工作，构建并在某些情况下维持大脑的保护屏障。"
研究人员现在正在研究衰老及相关过程在脑疾病中是如何展开的。
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